DE4336058A1 - Multi-wavelength laser - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mehrwellenlängen- Laser.The present invention relates to a multi-wavelength Laser.
Aus der US-Patentschrift US 5,048,034 ist bekannt, einen Neodym-dotierten YAG-Kristall in einem Laser einzusetzen, der bei einer Wellenlänge von 1,44 µm mit akzeptabler Ausgangsleistung Laserstrahlung emittiert. Diese Wellenlänge erweist sich bei einer Reihe von Anwendungen als vorteilhaft. So erlaubt der hohe Wasser-Absorptions- Koeffizient bei 1,44 µm (α = 26 cm-1) eine effektive Wechselwirkung von Strahlung dieser Wellenlänge mit menschlichem Gewebe bei chirurgischen Anwendungen. Ferner ist Laser-Strahlung bei einer Wellenlänge von 1,44 µm als augensicher klassifiziert.From US Pat. No. 5,048,034 it is known to use a neodymium-doped YAG crystal in a laser which emits laser radiation at a wavelength of 1.44 μm with an acceptable output power. This wavelength proves advantageous in a number of applications. The high water absorption coefficient at 1.44 µm (α = 26 cm -1 ) allows an effective interaction of radiation of this wavelength with human tissue in surgical applications. Laser radiation at a wavelength of 1.44 µm is also classified as safe for the eyes.
Obwohl diese Vorteile auch mit Cr, Tm, Ho:YAG-Lasern, die bei 2,1 µm arbeiten, erreicht werden können, bietet ein Laser-System basierend auf der Nd:YAG-Technologie verschiedenste Vorteile. So sinkt die Laser-Effizienz in den Cr, Tm, Ho:YAG Laser-Medien signifikant mit steigender Temperatur. Daraus resultiert eine Effizienz-Begrenzung in derartigen Lasern bei Anwendungen hoher Leistung. So ist beispielsweise bekannt, daß die mittlere Leistung eines gepulsten Ho:YAG-Lasers nicht mit der Puls-Frequenz ansteigt. Dies ist eine Folge des schmalen Energie-Gaps zwischen dem niedrigsten Laser-Niveau und dem Grundzustand in Cr-, Tm- oder Ho-dotiertem YAG. Ein derartiges charakteristisches Verhalten tritt beim Nd-dotierten YAG- Laser-Kristall nicht auf, ebensowenig wie die damit verbundenen Probleme bei erhöhter Temperatur. Although these advantages also with Cr, Tm, Ho: YAG lasers, the working at 2.1 µm, can be achieved offers a Laser system based on the Nd: YAG technology various advantages. So the laser efficiency drops in the Cr, Tm, Ho: YAG laser media significantly with increasing Temperature. This results in an efficiency limitation in such lasers in high power applications. So is known, for example, that the average power of a pulsed Ho: YAG laser not with the pulse frequency increases. This is a result of the narrow energy gap between the lowest laser level and the ground state in Cr-, Tm- or Ho-doped YAG. Such a thing characteristic behavior occurs in the Nd-doped YAG Laser crystal not on, just as little as with it related problems at elevated temperature.
Die stärkste Emissionslinie im Nd:YAG liegt bei 1,064 µm. Hocheffiziente Laser bei dieser Wellenlänge werden bereits in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Um jedoch nunmehr eine ausreichend effiziente Laser-Oszillation bei 1,44 µm in einem Nd:YAG-Kristall zu realisieren, ist erforderlich,The strongest emission line in the Nd: YAG is 1.064 µm. Highly efficient lasers are already at this wavelength used in a variety of applications. However, to now a sufficiently efficient laser oscillation 1.44 µm can be realized in an Nd: YAG crystal required,
- - die Laser-Oszillation bei anderen Wellenlängen als 1,44 µm zu unterdrücken, welche den 1,44 µm-Übergang unterdrücken und- The laser oscillation at wavelengths other than 1.44 µm to suppress the 1.44 µm transition suppress and
- - die 1,44 µm Laser-Oszillation deutlich über der Schwelle zu betreiben, welche durch die bekannte Laser-Schwellenbedingung definiert ist.- The 1.44 µm laser oscillation clearly above that Threshold to operate, which by the known Laser threshold condition is defined.
Als eine Konsequenz dieser Bedingungen ergibt sich, daß es von Bedeutung ist, die Laser-Oszillation bei 1,064 µm zu unterdrücken.As a consequence of these conditions it follows that it is important to increase the laser oscillation at 1.064 µm suppress.
Die erste, o.g. Bedingung resultiert daraus, daß der Anregungs-Querschnitt für die Laser-Oszillation bei 1,44 µm relativ klein ist, insgesamt etwa um den Faktor 10 kleiner als bei 1,064 µm in diesem Laser-Medium. Des weiteren muß auch die mögliche Laser-Oszillation bei 1,32-1,36 µm unterdrückt werden. Die Rückkopplung aller Strahlungsanteile außer 1,44 µm in den angeregten Laser- Kristall muß demnach generell geringer als der Rückkopplungsanteil der 1,44 µm-Strahlung gehalten werden.The first, above Condition results from the fact that the Cross section of excitation for laser oscillation at 1.44 µm is relatively small, about 10 times smaller overall than at 1.064 µm in this laser medium. Furthermore, must also the possible laser oscillation at 1.32-1.36 µm be suppressed. The feedback of everyone Radiation components other than 1.44 µm in the excited laser Accordingly, crystal generally has to be less than that Feedback portion of the 1.44 micron radiation can be kept.
Das zweite, o.g. Erfordernis resultiert aus dem Zusammenhang, daß der geringe Anregungs-Querschnitt bei 1,44 µm zu einer hohen Durchbruchsschwelle für die Laser- Oszillation bei 1,44 µm führt.The second, above Requirement results from the Context that the small excitation cross-section at 1.44 µm to a high breakthrough threshold for the laser Oscillation at 1.44 µm leads.
Trotz Berücksichtigung dieser Anforderungen verbleibt auch in einem Multimode-1,44-µm-Nd:YAG-Laser ein signifikanter Anteil von Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 1,064 µm. So kann z. B., wenn der 1,44 µm-Resonator nicht richtig ausgerichtet ist, das Relativ-Verhältnis zwischen der Ausgangsleistung bei 1,064 µm und 1,44 µm sehr groß werden. Dies bedeutet, daß die Ausgangsleistung bei 1,44 µm nahezu gegen Null geht, während die Ausgangsleistung bei 1,064 µm verhältnismäßig groß wird. Ein derartiger Effekt, d. h. die Emission der Laser-Wellenlänge 1,064 µm, während der Benutzer jedoch eine Laser-Wellenlänge von 1,44 µm erwartet, ist jedoch unerwünscht und kann in manchen Anwendungen sogar extrem gefährlich werden. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn Wechselwirkungen zwischen der Laserstrahlung und biologischem Gewebe bei der Anwendung ausgenutzt werden, die signifikant von der jeweiligen Wellenlänge abhängen und bei den beiden genannten Wellenlängen ebenso signifikant differieren. Die bedeutet, daß es für den Benutzer wünschenswert wäre, jede der beiden Wellenlängen wahlweise zur Verfügung zu haben, um diese auch definiert einsetzen zu können. So ist beispielsweise die Laserstrahlung bei 1,44 µm nützlich, um biologisches Gewebe zu schneiden und zu ablatieren, während die Laserstrahlung bei 1,064 µm zum Koagulieren geeignet ist.Despite taking these requirements into account, there remains a significant one in a multimode 1.44 µm Nd: YAG laser Proportion of laser radiation with a wavelength of 1.064 µm. So z. B. if the 1.44 µm resonator is not is properly aligned, the relative relationship between the output power at 1.064 µm and 1.44 µm very large become. This means that the output power at 1.44 microns almost goes to zero, while the output power at 1.064 µm becomes relatively large. Such an effect d. H. the emission of the laser wavelength 1.064 µm, while the user, however, has a laser wavelength of 1.44 µm expected, but is undesirable and may in some Applications even become extremely dangerous. This is true especially when there are interactions between the Laser radiation and biological tissue in use be exploited that significantly by each Depend wavelength and at the two mentioned Differences in wavelengths also significantly. Which means that it would be desirable for the user to either Wavelengths are available to choose from can also be used in a defined manner. For example the laser radiation at 1.44 µm useful for biological To cut and ablate tissue while the Laser radiation at 1.064 µm is suitable for coagulation.
Analoge Problemstellungen resultieren selbstverständlich auch bei anderen Wellenlängen-Kombinationen.Analog problems naturally arise also with other wavelength combinations.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Mehrwellenlängen-Laser zu schaffen, der wahlweise Laser- Wellenlängen bei unterschiedlichen Frequenzen bzw. Wellenlängen zur Verfügung stellt.The object of the present invention is therefore a To create multi-wavelength lasers, the optional laser Wavelengths at different frequencies or Provides wavelengths.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Mehrwellenlängen- Laser mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This task is solved by a multi-wavelength Laser with the features of claim 1.
Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erfüllen in vorteilhafter Art und Weise die oben genannten Anforderungen und liefern einen Mehrwellenlängen- Laser, der insbesondere wahlweise Laserstrahlung bei 1,44 µm und/oder 1,064 µm zur Verfügung stellt.The various embodiments of the present Invention advantageously meet the above mentioned requirements and deliver a multi-wavelength Laser, which in particular optional laser radiation 1.44 µm and / or 1.064 µm are available.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht der erfindungsgemäße Mehrwellenlängen- Laser aus zwei separaten Nd:YAG-Lasern, die benachbart zueinander angeordnet sind und jeweils derart betrieben werden, daß sie Laserstrahlung bei 1,44 µm oder 1,064 µm emittieren.In a preferred embodiment of the present Invention consists of the multi-wavelength Laser from two separate Nd: YAG lasers that are adjacent are arranged to each other and each operated in this way be that they have laser radiation at 1.44 µm or 1.064 µm emit.
In einer möglichen Ausführungsform wird im erfindungsgemäßen Mehrwellenlängen-Laser eine optische Einrichtung mit zwei separaten Baugruppen eingesetzt, die den Strahlungsanteil der Laserstrahlung bei 1,064 µm im Ausgangsstrahl des 1,44 µm-Lasers um einen Faktor 100 bis 1000 reduziert, während gleichzeitig der Anteil der Strahlung bei 1,44 µm im Ausgangsstrahl dieses Lasers lediglich um etwa 2% reduziert wird. Der erfindungsgemäße Mehrwellenlängen-Laser ermöglicht zudem die Addition bzw. Vereinigung der Ausgangsstrahlen des 1,44 µm-Lasers mit dem 1,064 µm-Laser. Durch diese Addition können beide Ausgangsstrahlen mit jeweils optimierter Ausgangsleistung gleichzeitig, d. h. überlagert in einen einzigen faseroptischen Lichtleiter eingekoppelt werden.In one possible embodiment, multi-wavelength laser according to the invention an optical Device used with two separate assemblies, the the radiation fraction of the laser radiation at 1.064 µm in Output beam of the 1.44 µm laser by a factor of 100 to 1000 reduced while at the same time the share of Radiation at 1.44 µm in the output beam of this laser is only reduced by about 2%. The invention Multi-wavelength laser also enables the addition or Unification of the output beams of the 1.44 µm laser with the 1.064 µm laser. This addition allows both Output beams with optimized output power at the same time, d. H. superimposed into one fiber optic light guide can be coupled.
Neben der Anwendung bei den beiden genannten Wellenlängen können erfindungsgemäß auch andere Wellenlängen jederzeit derart kombiniert werden. Hierzu umfaßt der erfindungsgemäße Mehrwellenlängen-Laser einen ersten Laser, der einen ersten Ausgangs-Strahl mit einer ersten und Strahlungsanteilen mindestens einer zweiten Laser- Wellenlänge liefert. Ferner ist ein zweiter Laser vorgesehen, der einen zweiten Ausgangs-Strahl mit einer dritten Wellenlänge liefert. Des weiteren umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine optische Einrichtung mit mindestens zwei Baugruppen in den Strahlengängen des ersten und zweiten Ausgangs-Strahles, wobei die erste Baugruppe den ersten Ausgangsstrahl in zwei Teilstrahlengänge mit der ersten und zweiten Wellenlänge trennt bzw. aufspaltet.In addition to the application at the two wavelengths mentioned According to the invention, other wavelengths can be used at any time can be combined in this way. To this end, the multi-wavelength laser according to the invention a first laser, the first output beam with a first and Radiation components of at least one second laser Wavelength delivers. There is also a second laser provided a second output beam with a third wavelength delivers. Furthermore, the Device according to the invention with an optical device at least two assemblies in the beam paths of the first and second output beam, the first assembly the first output beam in two partial beam paths with the separates or splits the first and second wavelength.
Schließlich ist in der optischen Einrichtung eine zweite Baugruppe im Strahlengang des zweiten Ausgang-Strahles und im ersten Teilstrahlengang mit der ersten Wellenlänge angeordnet, die zum wahlweisen Vereinigen mindestens eines Teilstrahlenganges mit dem zweiten Ausgangsstrahl dient.Finally, there is a second one in the optical device Assembly in the beam path of the second output beam and in the first partial beam path with the first wavelength arranged to selectively combine at least one Partial beam path with the second output beam is used.
Weitere Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Mehrwellenlängen-Lasers ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Figuren.Further advantages and details of the invention Multi-wavelength lasers result from the following Description of exemplary embodiments using the enclosed figures.
Dabei zeigtIt shows
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mehrwellenlängen-Lasers, der wahlweise Laser-Strahlung bei 1,44 µm und 1,064 µm liefert; Figure 1 shows a first embodiment of the multi-wavelength laser according to the invention, which optionally delivers laser radiation at 1.44 microns and 1.064 microns.
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mehrwellenlängen-Lasers; Fig. 2 shows a second embodiment of the multi-wavelength laser of the invention;
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mehrwellenlängen-Lasers. Fig. 3 shows a third embodiment of the multi-wavelength laser according to the invention.
Elemente mit der gleichen Funktion sind in den einzelnen Ausführungsbeispielen der Fig. 1-3 dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function are provided with the same reference numerals in the individual exemplary embodiments in FIGS. 1-3.
In Fig. 1 ist in schematischer Form ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mehrwellenlängen- Lasers (50) dargestellt, der wahlweise Laser-Strahlung bei den Wellenlängen 1,44 µm und 1,064 µm liefert. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die beiden einzelnen Laser (100, 200) in einer benachbarten Konfiguration mit parallel verlaufenden ersten und zweiten Ausgangs-Strahlen (700, 720) angeordnet und liefern Laser-Wellenlängen bei 1,44 µm und 1,064 µm. Da der effizienteste Betriebs-Modus für die meisten Laser erst relativ weit über einer bestimmten Schwellenbedingung erreicht wird, wird der erste Laser (100) mit Pulsen hoher Spitzenleistung gepumpt, um derart eine effiziente Laserleistung bei 1,44 µm im Nd:YAG- Kristall (130), d. h. dem eigentlichen Laser-Medium, zu erreichen. In diesem Ausführungsbeispiel werden Blitzlampen (140, 150), eingesetzt, um den ersten Laser (100) zu pumpen. Die Blitzlampen (140, 150) werden hierzu in bekannter Art und Weise so geschaltet, daß sie in einen Puls-Schaltkreis integriert sind, in dem ein Kondensator regelmäßig entladen wird. Als Ergebnis arbeitet der blitzlampengepumpte erste Laser (100) sehr effizient in einem gepulsten Modus und liefert einen Multimode- Ausgangsstrahl (700) bei einer Wellenlänge von 1,44 µm und einer Energie von ca. 4 J. Des weiteren liefert der erste Laser (100) einen gewissen Anteil Ausgangsstrahlung bei einer Wellenlänge von 1,064 µm. Eine optische Einrichtung, ausgeführt als reflektives Spektralfilter, bestehend aus den zwei Baugruppen (160, 170) in Form zweier Spiegel, reduziert den Strahlungsanteil der Laser-Strahlung bei 1,064 µm im ersten Ausgangsstrahl (700) um einen Faktor 100 bis 1000. Es resultiert demnach ein Strahl (730) nach dem Passieren der beiden Spiegel (160, 170), der primär eine Laser-Wellenlänge von 1,44 µm aufweist. Dagegen wird die Ausgangsleistung der Laser-Strahlung bei 1,44 µm im Strahl (730) nach dem Passieren der beiden Spiegel (160, 170) um weniger als 2% im Vergleich zum ursprünglichen ersten Ausgangsstrahl (700) des ersten Lasers (100) reduziert.In Fig. 1, a first embodiment of the multi-wavelength laser ( 50 ) according to the invention is shown in schematic form, which optionally delivers laser radiation at the wavelengths 1.44 microns and 1.064 microns. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the two individual lasers ( 100 , 200 ) are arranged in an adjacent configuration with parallel first and second output beams ( 700 , 720 ) and deliver laser wavelengths at 1.44 μm and 1.064 μm. Since the most efficient operating mode for most lasers is only reached relatively far above a certain threshold condition, the first laser ( 100 ) is pumped with pulses of high peak power in order to achieve efficient laser power at 1.44 µm in the Nd: YAG crystal ( 130 ), ie the actual laser medium. In this exemplary embodiment, flash lamps ( 140 , 150 ) are used to pump the first laser ( 100 ). The flash lamps ( 140 , 150 ) are switched in a known manner so that they are integrated in a pulse circuit in which a capacitor is regularly discharged. As a result, the flashlamp-pumped first laser ( 100 ) works very efficiently in a pulsed mode and delivers a multimode output beam ( 700 ) at a wavelength of 1.44 µm and an energy of approx. 4 J. Furthermore, the first laser ( 100 ) a certain proportion of output radiation at a wavelength of 1.064 µm. An optical device, embodied as a reflective spectral filter, consisting of the two assemblies ( 160 , 170 ) in the form of two mirrors, reduces the radiation component of the laser radiation at 1.064 μm in the first output beam ( 700 ) by a factor of 100 to 1000 a beam ( 730 ) after passing through the two mirrors ( 160 , 170 ), which primarily has a laser wavelength of 1.44 µm. In contrast, the output power of the laser radiation at 1.44 μm in the beam ( 730 ) after passing through the two mirrors ( 160 , 170 ) is reduced by less than 2% compared to the original first output beam ( 700 ) of the first laser ( 100 ) .
Vorteilhafterweise liefert der Mehrwellenlängen-Laser (50) gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 ferner die Möglichkeit der kollinearen Addition des zweiten Ausgangsstrahles (720) des zweiten Lasers (200), der eine Ausgangswellenlänge von 1,064 µm aufweist, mit dem ersten Ausgangsstrahl (700) des ersten Lasers (100). Diese kollineare Addition erlaubt, die Ausgangsstrahlen (700, 720) der beidenseparaten Laser (100, 200) zusammen in einen einzigen faseroptischen Lichtleiter (190) einzukoppeln. Durch geeignete - nicht dargestellte - Schaltelemente kann der Benutzer wählen, ob er entweder lediglich den ersten Laser (100), lediglich den zweiten Laser (200) oder aber etwa beide Laser (100, 200) gleichzeitig betreiben bzw. anwenden will. Als geeignete Schaltelemente könne beispielsweise definiert vom Benutzer einschwenkbare Shutter oder dgl. in den Ausgangsstrahlen der beiden Laser (100, 200) angeordnet werden. Der jeweilige Ausgangsstrahl der Laser (100, 200) kann dabei nach dem Austritt aus der optischen Einrichtung mittels eines faseroptischen Lichtleiters (190) zum jeweiligen Ort der Anwendung, z. B. innerhalb einer Chirurgieverfahrens, übertragen werden.Advantageously, the multi-wavelength laser ( 50 ) according to the exemplary embodiment from FIG. 1 also provides the possibility of collinear addition of the second output beam ( 720 ) of the second laser ( 200 ), which has an output wavelength of 1.064 μm, with the first output beam ( 700 ) of the first laser ( 100 ). This collinear addition allows the output beams ( 700 , 720 ) of the two separate lasers ( 100 , 200 ) to be coupled together in a single fiber optic light guide ( 190 ). By means of suitable switching elements (not shown), the user can choose whether he wants to operate or use either only the first laser ( 100 ), only the second laser ( 200 ) or both lasers ( 100 , 200 ) at the same time. Shutters that can be swiveled in by the user or the like can be arranged in the output beams of the two lasers ( 100 , 200 ) as suitable switching elements, for example. The respective output beam of the lasers ( 100 , 200 ) can after the exit from the optical device by means of a fiber optic light guide ( 190 ) to the respective place of use, for. B. transferred within a surgical procedure.
Im Ausführungsbeispiel des Mehrwellenlängen-Lasers gemäß Fig. 1, das insbesondere für die Mikrochirurgie geeignet ist, wird der erste Laser (100) bei 1,44 µm im gepulsten Modus betrieben. Der zweite Laser (200), der bei 1,064 µm arbeitet, wird dagegen im (kontinuierlichen) cw-Mode betrieben. Auf diese Art und Weise kann der Benutzer wählen zwischen:In the exemplary embodiment of the multi-wavelength laser according to FIG. 1, which is particularly suitable for microsurgery, the first laser ( 100 ) is operated at 1.44 μm in the pulsed mode. The second laser ( 200 ), which works at 1.064 µm, is operated in (continuous) cw mode. In this way, the user can choose between:
- a) gepulster Laserstrahlung bei 1,44 µm zum Schneiden und Ablatieren odera) pulsed laser radiation at 1.44 µm for cutting and Ablate or
- b) kontinuierlicher Laserstrahlung bei 1,064 µm zum Koagulieren oder b) continuous laser radiation at 1.064 µm for Coagulate or
- c) gleichzeitiger übertragener gepulster Strahlung bei 1,44 µm und kontinuierlicher Strahlung bei 1,064 µm zur Überlagerung der resultierenden Effekte.c) simultaneous transmitted pulsed radiation 1.44 µm and continuous radiation at 1.064 µm to overlay the resulting effects.
Fig. 1 zeigt, in schematisierter Form, die beiden Laser (100, 200), die jeweils Laserausgangs-Strahlung bei den Wellenlängen 1,44 µm und 1,064 µm liefern. Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt der Resonator für den ersten Laser (100) die Resonatorspiegel (110, 120) sowie den Nd:YAG- Kristall (130), der im eigentlichen Resonatorraum angeordnet ist. Der Nd:YAG-Kristall (130) wird wie beschrieben über Blitzlampen (140, 150) gepumpt bzw. angeregt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Blitzlampen (140, 150) in einem Puls-Schaltkreis betrieben. Dieser weist Kondensatoren auf, die regelmäßig von einer - nicht dargestellten - Ladungsquelle geladen werden. Es hat sich herausgestellt, daß das Verhältnis der Strahlungsanteile bei den Ausgangs-Wellenlängen 1,44 µm und 1,064 µm von der Art der jeweiligen Anregung abhängt, insbesondere von der jeweiligen Pumpleistung. Fig. 1 shows, in schematic form and deliver microns, the two lasers (100, 200) each laser output radiation at the wavelengths of 1.44 1.064 microns. As shown in FIG. 1, the resonator for the first laser ( 100 ) comprises the resonator mirrors ( 110 , 120 ) and the Nd: YAG crystal ( 130 ) which is arranged in the actual resonator space. The Nd: YAG crystal ( 130 ) is pumped or excited via flash lamps ( 140 , 150 ) as described. In the illustrated embodiment, the flash lamps ( 140 , 150 ) are operated in a pulse circuit. This has capacitors that are regularly charged by a charge source - not shown. It has been found that the ratio of the radiation components at the output wavelengths of 1.44 μm and 1.064 μm depends on the type of excitation, in particular on the particular pump power.
Der vom ersten Laser (100) emittierte erste Ausgangsstrahl (700) trifft zunächst auf eine erste Oberfläche (161) eines ersten Spiegels (160) auf, wobei der Anteil der Strahlungsanteil der Wellenlänge 1,44 µm als ein erster Teilstrahlengang (710) zu einem weiteren, zweiten Spiegel (170) umgelenkt wird. Beim Auftreffen auf den ersten Spiegel (160) wird ein Teil des ursprünglichen Strahlenganges (700) durch den Spiegel (160) als zweiter - nicht dargestellter - Teilstrahlengang transmittiert. Der transmittierte Anteil bzw. der zweite Teilstrahlengang entspricht dabei dem 1,064 µm-Anteil des ursprünglichen Ausgangsstrahles (700). The first output beam ( 700 ) emitted by the first laser ( 100 ) first strikes a first surface ( 161 ) of a first mirror ( 160 ), the proportion of the radiation component of the wavelength 1.44 μm as a first partial beam path ( 710 ) another, second mirror ( 170 ) is deflected. When hitting the first mirror ( 160 ), part of the original beam path ( 700 ) is transmitted through the mirror ( 160 ) as a second - not shown - partial beam path. The transmitted portion or the second partial beam path corresponds to the 1.064 µm portion of the original output beam ( 700 ).
Der erste Teilstrahlengang (710) wird dann von einer ersten Oberfläche (171) des zweiten Spiegels (170) weiter in Richtung des optischen Systemes (180) umgelenkt. Dabei weist die erste Oberfläche (161) des ersten Spiegels (160) eine Reflektivität R<99% für die Wellenlänge von 1,44 µm auf sowie eine Reflektivität R<10% für die Wellenlänge 1,064 µm. Die erste Oberfläche (171) des zweiten Spiegels (170) besitzt eine Reflektivität R von nahezu 99% für die Wellenlänge 1,44 µm sowie eine Reflektivität R<10% für die Wellenlänge 1,064 µm auf.The first partial beam path ( 710 ) is then deflected further by a first surface ( 171 ) of the second mirror ( 170 ) in the direction of the optical system ( 180 ). The first surface ( 161 ) of the first mirror ( 160 ) has a reflectivity R <99% for the wavelength of 1.44 μm and a reflectivity R <10% for the wavelength 1.064 μm. The first surface ( 171 ) of the second mirror ( 170 ) has a reflectivity R of almost 99% for the wavelength 1.44 μm and a reflectivity R <10% for the wavelength 1.064 μm.
Selbstverständlich können die wellenlängenabhängigen Reflexionseigenschaften dem beiden Spiegel (170, 160) alternativ ebenso durch geeignet polarisierend wirkende Beschichtungen erreicht werden.Of course, the wavelength-dependent reflection properties of the two mirrors ( 170 , 160 ) can alternatively also be achieved by coatings which have a suitably polarizing effect.
Schließlich wird der Laser-Strahl (730) nach erfolgter Reflexion am zweiten Spiegel (170) von einem optischen System (180) fokussiert, um in den faseroptischen Lichtleiter (190) eingekoppelt zu werden.Finally, after reflection from the second mirror ( 170 ), the laser beam ( 730 ) is focused by an optical system ( 180 ) in order to be coupled into the fiber optic light guide ( 190 ).
In Fig. 1 ist des weiteren, ebenfalls in schematisierter Form, ein zweiter Laser (200) dargestellt, der eine Ausgangsstrahlung von 1,064 µm liefert. Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt der Resonator für den zweiten Laser (200) Resonatorspiegel (210, 220) sowie den im Resonator angeordneten Nd:YAG-Kristall (230). Der Resonator wird somit durch die beiden Resonatorspiegel (210, 220) definiert. Der Nd:YAG-Kristall (230) wird von einer Bogenlampe (240) in bekannter Art und Weise gepumpt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Bogenlampe (240) kontinuierlich betrieben und von einer schaltbaren Ladungsquelle gespeist, wobei die schaltbare Ladungsquelle als bekannte Stromquelle ausgeführt ist. Die vom zweiten Laser (200) emittierte Laser-Strahlung trifft als zweiter Ausgangs-Strahl (720) auf den zweiten Spiegel (170) und wird durch diesen weitgehend zum optischen System (180) hin durchgelassen bzw. transmittiert.In Fig. 1, also in schematic form, a second laser ( 200 ) is shown, which provides an output radiation of 1.064 microns. As shown in FIG. 1, the resonator for the second laser ( 200 ) comprises resonator mirrors ( 210 , 220 ) and the Nd: YAG crystal ( 230 ) arranged in the resonator. The resonator is thus defined by the two resonator mirrors ( 210 , 220 ). The Nd: YAG crystal ( 230 ) is pumped by an arc lamp ( 240 ) in a known manner. In the exemplary embodiment shown, the arc lamp ( 240 ) is operated continuously and is fed by a switchable charge source, the switchable charge source being designed as a known current source. The laser radiation emitted by the second laser ( 200 ) strikes the second mirror ( 170 ) as a second output beam ( 720 ) and is largely transmitted or transmitted through this to the optical system ( 180 ).
Die optischen Eigenschaften der beiden Spiegel (160, 170) sind demnach sogewählt, daß aus dem ursprünglichen Ausgangsstrahl des ersten Lasers (100) bei jeder Reflexion der 1,064 µm-Anteil der ersten Wellenlänge reduziert wird, während der Strahlungsanteil der 1,44 µm-Strahlung nahezu unverändert bleibt. Der zweite Spiegel (170) ist des weiteren so gestaltet, daß die dritte Wellenlänge, d. h. in diesem Fall 1,064 µm nahezu unbeeinflußt transmittiert wird.The optical properties of the two mirrors ( 160 , 170 ) are accordingly selected such that the 1.064 μm portion of the first wavelength is reduced with each reflection from the original output beam of the first laser ( 100 ), while the radiation portion of the 1.44 μm radiation remains almost unchanged. The second mirror ( 170 ) is further designed so that the third wavelength, ie in this case 1.064 µm, is transmitted almost unaffected.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung besitzt der Resonatorspiegel (110) des ersten
Lasers (100) die folgenden Eigenschaften für senkrechten
Einfall:
Hohe Reflektivität bei 1,44 µm (Reflektivität R bei 1,44 µm
< 99%); hohe Durchlässigkeit bei 1,064 µm (Reflektivität R
bei 1,064 µm<10%); hohe Durchlässigkeit bei 1,310-1,360
µm (Reflektivität R bei 1,310-1,360 µm< ca. 40%).In the illustrated embodiment of the device according to the invention, the resonator mirror ( 110 ) of the first laser ( 100 ) has the following properties for perpendicular incidence:
High reflectivity at 1.44 µm (reflectivity R at 1.44 µm <99%); high transmittance at 1.064 µm (reflectivity R at 1.064 µm <10%); high permeability at 1.310-1.360 µm (reflectivity R at 1.310-1.360 µm <approx. 40%).
Der Auskoppelspiegel (120) des ersten Lasers (100) besitzt
dagegen die folgenden Eigenschaften für senkrechten
Einfall:
Reflektivität R von ca. 75% bei 1,44 µm (Reflektivität R
bei 1,44 µm = 75% + 2%); hohe Durchlässigkeit bei 1,064 µm
(Reflektivität R bei 1,064 µm < 10%); hohe Durchlässigkeit
bei 1,310-1,360 µm (Reflektivität R bei 1,310-1,360 µm
< 40%).The coupling-out mirror ( 120 ) of the first laser ( 100 ), on the other hand, has the following properties for vertical incidence:
Reflectivity R of approx. 75% at 1.44 µm (reflectivity R at 1.44 µm = 75% + 2%); high transmittance at 1.064 µm (reflectivity R at 1.064 µm <10%); high transmittance at 1.310-1.360 µm (reflectivity R at 1.310-1.360 µm <40%).
Die Resonatorspiegel bzw. deren Radien werden auf bekannte Art und Weise derart dimensioniert, daß der Ausgangsstrahl die gewünschte Charakteristik aufweist und insbesondere das bekannte "thermal lensing" im Laser-Medium verhindert wird. The resonator mirrors or their radii are known Dimensioned such that the output beam has the desired characteristic and in particular that known "thermal lensing" in the laser medium is prevented.
Die Eigenschaften der Resonatorspiegel für den zweiten, d. h. den 1,064-µm-Laser (200) sind im übrigen aus dem Stand der Technik bekannt.The properties of the resonator mirrors for the second, ie the 1.064-µm laser ( 200 ) are otherwise known from the prior art.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß das beschriebene Konzept für den erfindungsgemäßen Mehrwellenlängen-Laser nicht nur für die beiden Wellenlängen 1,44 µm und 1,064 µm anwendbar ist, sondern vielmehr auch andere Wellenlängen umfassen kann.In this context it should be noted that the described concept for the invention Multi-wavelength lasers not only for the two Wavelengths of 1.44 µm and 1.064 µm are applicable, but rather, it can also include other wavelengths.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind die dichroitischen Spiegel (160, 170) der beiden Baugruppen der optischen Einrichtung jeweils etwa in einem 45°-Winkel zu den auftreffenden Laserstrahlen (700), 710, 720) ausgerichtet. Die dichroitischen Spiegel (160, 170) weisen dabei die im folgenden aufgeführten Eigenschaften auf: Die Substrate der beiden Spiegel (160, 170) sind jeweils aus einem Material gefertigt, das bei Wellenlängen von 1,06 im nahezu transparent ist. Für die ersten Oberflächen (161, 171) des beiden dichroitischen Spiegel (160, 170) gilt bei 45° Einfall etwa: Hohe Reflektivität R bei 1,44 µm für die auftreffende Strahlung der Polarisation p und s (Reflektivität R bei 1,44 µm, Polarisationsrichtung p< 99,0%; Reflektivität R bei 1,44 µm, Polarisation s< 99,7%); hohe Durchlässigkeit bei 1,064 µm für die auftreffende Strahlung der Polarisationen p und s (Reflektivität R bei 1,064 µm, Polarisation p< 10,0% Reflektivität R bei 1,064 µm, Polarisation s< 10%).In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the dichroic mirrors ( 160 , 170 ) of the two assemblies of the optical device are each aligned approximately at a 45 ° angle to the incident laser beams ( 700 ), 710 , 720 ). The dichroic mirrors ( 160 , 170 ) have the properties listed below: The substrates of the two mirrors ( 160 , 170 ) are each made of a material that is almost transparent at wavelengths of 1.06 im. For the first surfaces ( 161 , 171 ) of the two dichroic mirrors ( 160 , 170 ) the following applies approximately at 45 °: high reflectivity R at 1.44 µm for the incident radiation of polarization p and s (reflectivity R at 1.44 µm , Polarization direction p <99.0%; reflectivity R at 1.44 µm, polarization s <99.7%); high transmittance at 1.064 µm for the incident radiation of polarizations p and s (reflectivity R at 1.064 µm, polarization p <10.0% reflectivity R at 1.064 µm, polarization s <10%).
Für die zweiten reflektierenden Oberflächen (162, 172) der
beiden dichroitischen Spiegel (160, 170) gilt bei
annäherndem 45°-Einfall:
Schmalbandige Antireflexbeschichtungen bei 1,064 µm
(Reflektivität R bei 1,064 µm, Polarisation p< 0,5%
Reflektivität R bei 1,064 µm, Polarisation s< 0,5%).
For the second reflecting surfaces ( 162 , 172 ) of the two dichroic mirrors ( 160 , 170 ) with approximately 45 ° incidence:
Narrow-band anti-reflective coatings at 1.064 µm (reflectivity R at 1.064 µm, polarization p <0.5% reflectivity R at 1.064 µm, polarization s <0.5%).
Als Ergebnis dieser Parameter-Kombinationen für die beiden dichroitischen Spiegel (160, 170) wird der größte Anteil der 1,44-µm-Strahlung im ersten Ausgangs-Strahl (700) des ersten Lasers (100) vom ersten Spiegel (160) reflektiert und der Großteil der 1,064-µm-Strahlung im Ausgangs-Strahl (700) durch diesen Spiegel (160) transmittiert. Es resultieren demnach nach der ersten Baugruppe zwei getrennte Teilstrahlengänge unterschiedlicher Wellenlänge. Vom zweiten Spiegel (170) wird aufgrund dessen Eigenschaften der Großteil der 1,44-µm-Strahlung des auftreffenden Teilstrahlenganges (710) reflektiert, während der Großteil der noch vorhandenen 1,064 µm Strahlung in diesem Teilstrahlengang (710) durch den zweiten Spiegel (170) transmittiert wird.As a result of these parameter combinations for the two dichroic mirrors ( 160 , 170 ), the largest proportion of the 1.44 μm radiation in the first output beam ( 700 ) of the first laser ( 100 ) is reflected by the first mirror ( 160 ) and the majority of the 1.064 µm radiation in the output beam ( 700 ) is transmitted through this mirror ( 160 ). This results in two separate partial beam paths of different wavelengths after the first assembly. From the second mirror (170) due to the properties of the bulk of the 1.44 micron radiation of the incident partial optical beam path (710) is reflected, while most of the remaining 1.064 micron radiation in this partial beam path (710) by the second mirror (170) is transmitted.
Selbstverständlich ist es für den Fachmann möglich, die Spiegel (160, 170) so zu gestalten, daß auch andere Einfalls-Winkel als 45° realisiert werden können.Of course, it is possible for the person skilled in the art to design the mirrors ( 160 , 170 ) in such a way that angles of incidence other than 45 ° can also be realized.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird der erste Ausgangs-Strahl (700), emittiert vom ersten Laser (100), d. h. dem 1,44-µm-Laser (100) vom Spiegel (160) in einem Winkel von 45° reflektiert und verläßt diesen Spiegel als reflektierter Strahl (710) mit weniger als 1% Verlusten bei 1,44 µm. Anschließend wird dieser Strahl (710) dann vom Spiegel (170) bei einem 45°-Einfallswinkel erneut reflektiert, ebenfalls wieder mit einem maximalen Verlust von 1% bei 1,44 µm. Auf diese Art und Weise belaufen sich die Verluste bei 1,44 µm des ursprünglichen Ausgangs- Strahles (700) nach zwei erfolgten Reflexionen um etwa 2%. Desweiteren wird die unerwünschte 1,064-µm-Strahlung im Ausgangs-Strahl (700), der vom ersten Laser (100) emittiert wird, durch die beiden erfolgenden Reflexionen um einen Faktor 100-1000 reduziert. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the first output beam ( 700 ) emitted by the first laser ( 100 ), ie the 1.44 μm laser ( 100 ) is reflected by the mirror ( 160 ) at an angle of 45 ° and leaves this mirror as a reflected beam ( 710 ) with less than 1% losses at 1.44 µm. This beam ( 710 ) is then reflected again by the mirror ( 170 ) at a 45 ° angle of incidence, again with a maximum loss of 1% at 1.44 µm. In this way, the losses at 1.44 µm of the original output beam ( 700 ) after two reflections have been made are approximately 2%. Furthermore, the undesired 1.064-µm radiation in the output beam ( 700 ), which is emitted by the first laser ( 100 ), is reduced by a factor of 100-1000 by the two reflections that occur.
Als Ergebnis resultiert durch den Einsatz der beiden Spiegel (160, 170), daß die 1,064-µm-Strahlung aus dem ursprünglichen ersten Ausgangsstrahl (700) des Lasers (100) nahezu entfernt wurde. Die Reflektivität der beiden Spiegel (160, 170) bei 1,064 µm ist hierzu jeweils geringer als 10% zu wählen. Diese geringe Reflektivität bei 1,064 µm des zweiten Spiegels (170) ist ferner vorteilhaft für eine möglichst hohe Transmission des zweiten Ausgangs-Strahles (720), der vom zweiten Laser (200), d. h. dem 1,064-µm-Laser (200) emittiert wird. Der Ausgangsstrahl (720) des zweiten Lasers (200) wird durch den zweiten Spiegel (170) mit weniger als 10% Leistungsverlusten transmittiert.As a result, the use of the two mirrors ( 160 , 170 ) results in the 1.064 μm radiation being virtually removed from the original first output beam ( 700 ) from the laser ( 100 ). The reflectivity of the two mirrors ( 160 , 170 ) at 1.064 µm should be chosen to be less than 10%. This low reflectivity at 1.064 μm of the second mirror ( 170 ) is also advantageous for the highest possible transmission of the second output beam ( 720 ), which is emitted by the second laser ( 200 ), ie the 1.064 μm laser ( 200 ). The output beam ( 720 ) of the second laser ( 200 ) is transmitted through the second mirror ( 170 ) with less than 10% power loss.
Die beiden Spiegel (160, 170) werden in bekannter Art und Weise ausgerichtet, so daß der 1,44-µm-Strahl (710), der vom ersten Spiegel (160) reflektiert wird und der 1,064 µm Laserstrahl (720), emittiert vom zweiten Laser (200) nahezu koaxial vom Gesamtsystem (50) über den zweiten Spiegel (170) emittiert werden.The two mirrors ( 160 , 170 ) are aligned in a known manner so that the 1.44 μm beam ( 710 ) reflected by the first mirror ( 160 ) and the 1.064 μm laser beam ( 720 ) emits from second laser ( 200 ) are emitted almost coaxially from the overall system ( 50 ) via the second mirror ( 170 ).
Vorteilhafterweise werden beide Strahlen, also die 1,44 µm Wellenlänge im Strahl (710) sowie der 1,064-µm-Strahl (720) in denselben faseroptischen Lichtleiter (190) eingekoppelt. Dies gestattet dem Benutzer zu wählen, welche Wellenlänge er jeweils durch das gleiche optische Übertragungssystem übermitteln will.Both beams, that is to say the 1.44 μm wavelength in the beam ( 710 ) and the 1.064 μm beam ( 720 ) are advantageously coupled into the same fiber-optic light guide ( 190 ). This allows the user to choose which wavelength they want to transmit through the same optical transmission system.
Neben den beiden dargestellten zwei Baugruppen der optischen Einrichtung ist es auch möglich, noch mehrere derartige Baugruppen hinzuzufügen, um die Wellenlängentrennung der unterschiedlichen Strahlungsanteile ggf. noch weiter zu optimieren.In addition to the two assemblies shown, the optical device it is also possible to have more add such assemblies to the Wavelength separation of the different If necessary, optimize radiation components even further.
Wie in Fig. 1 dargestellt können zum Pumpen der beiden Laser (100, 200) separate Strahlungsquellen eingesetzt werden, um derart die individuelle Anregung der jeweiligen Laserzustände zu erreichen. Alternativ kann aber auch eine einzige Strahlungsquelle zum Betreiben der beiden Laser (100, 200) verwendet werden, d. h. die gleichzeitige Anregung der beiden Laser.As shown in FIG. 1, separate radiation sources can be used to pump the two lasers ( 100 , 200 ) in order to achieve the individual excitation of the respective laser states. Alternatively, however, a single radiation source can also be used to operate the two lasers ( 100 , 200 ), ie the simultaneous excitation of the two lasers.
Wie in Fig. 1 dargestellt sind die beiden Laser (100, 200) benachbart zueinander angeordnet, wobei jeder der beiden Laser ein eigenes Lasermedium (130, 230) umfaßt. Dies ist insofern vorteilhaft, als es dadurch möglich ist, jeden der beiden Laser (100, 200) unabhängig von einander zu optimieren. Diese Optimierung betrifft dabei etwa die Nd- Dotierung des YAG-Materiales (130, 230), die Resonatorspiegel (110, 120/210, 220), die Pumplampen (140, 150/240) die Anregungsbedingungen der Lampen sowie die Resonator- bzw. Cavity-Dimensionierung.As shown in FIG. 1, the two lasers ( 100 , 200 ) are arranged adjacent to one another, each of the two lasers comprising its own laser medium ( 130 , 230 ). This is advantageous in that it makes it possible to optimize each of the two lasers ( 100 , 200 ) independently of one another. This optimization affects, for example, the Nd doping of the YAG material ( 130 , 230 ), the resonator mirrors ( 110 , 120/210 , 220 ), the pump lamps ( 140 , 150/240 ), the excitation conditions of the lamps and the resonator or Cavity sizing.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die beiden Laser (100, 200) des weiteren im selben wassergekühlten Gehäuse angeordnet, d. h. es ist vorteilhafterweise lediglich ein einziger Kühlkreislauf für beide Laser erforderlich.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the two lasers ( 100 , 200 ) are further arranged in the same water-cooled housing, ie advantageously only a single cooling circuit is required for both lasers.
In Fig. 2 ist in schematisierter Form eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei ist ein Prisma (400) im Resonatorraum des ersten Lasers (100) angeordnet. Das Prisma (400) ist durch eine geeignete Materialwahl sowie die geometrische Dimensionierung derart ausgelegt, daß die auch im Resonator des ersten Lasers (100) entstehende, unerwünschte, 1,064-µm- Laserstrahlung, aus dem Resonatorraum ausgelenkt wird. Der Ausgangsstrahl (700) des ersten Lasers (100) ist demnach bereits um den Anteil der 1,064-µm-Strahlung reduziert.In Fig. 2 in schematic form an alternative embodiment of the present invention is shown. A prism ( 400 ) is arranged in the cavity of the first laser ( 100 ). The prism ( 400 ) is designed by a suitable choice of material and the geometrical dimensioning such that the undesirable 1.064-µm laser radiation which also arises in the resonator of the first laser ( 100 ) is deflected out of the resonator chamber. The output beam ( 700 ) of the first laser ( 100 ) is accordingly already reduced by the proportion of the 1.064 μm radiation.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 schematisiert dargestellt. Hierbei werden die beiden Laser (100, 200) nicht parallel zueinander in einem Gehäuse angeordnet, wie dies im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 der Fall war. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die beiden Laser (100, 200) vielmehr in einem definierten Winkel zueinander angeordnet, so daß deren Ausgangsstrahlen jeweils auf eine Prisma (500) auftreffen. Das Prisma (500) ist durch Materialwahl und geometrische Dimensionierung so ausgelegt, daß die Laserstrahlung der Wellenlänge 1,44 µm, die vom ersten Laser (100) geliefert wird in Richtung des optischen Systemes (510) und anschließend in den faseroptischen Lichtleiter (520) gelenkt wird. Des weiteren bewirkt das Prisma (500), daß die 1,064 µm Strahlung, die ebenfalls vom ersten Laser (100) emittiert wird, von der Linse (510) weggelenkt wird.Another embodiment of the present invention is shown schematically in FIG. 3. Here, the two lasers ( 100 , 200 ) are not arranged parallel to one another in a housing, as was the case in the exemplary embodiment in FIG. 1. In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the two lasers ( 100 , 200 ) are rather arranged at a defined angle to one another so that their output beams each strike a prism ( 500 ). The choice of material and geometric dimensioning of the prism ( 500 ) are such that the laser radiation with a wavelength of 1.44 µm, which is supplied by the first laser ( 100 ), is directed towards the optical system ( 510 ) and then into the fiber-optic light guide ( 520 ) is directed. In addition, the prism ( 500 ) causes the 1.064 μm radiation, which is also emitted by the first laser ( 100 ), to be deflected away from the lens ( 510 ).
Des weiteren ist das Prisma (500) so ausgelegt, daß die 1,064 µm Strahlung, die aus Richtung des zweiten Lasers (200) ankommt, in Richtung der Linse (510) abgelenkt und anschließend in den faseroptischen Lichtleiter (520) eingekoppelt wird.Furthermore, the prism ( 500 ) is designed in such a way that the 1.064 μm radiation that arrives from the direction of the second laser ( 200 ) is deflected in the direction of the lens ( 510 ) and then coupled into the fiber-optic light guide ( 520 ).
Die bislang beschriebenen Ausführungsbeispiele umfassen jeweils einen ersten Laser (100), der bei einer ersten Wellenlänge in der Größenordnung 1,44 µm emittiert und desweiteren eine zweite, nicht ganz unterdrückbare Wellenlänge bei etwa 1,064 µm liefert. Selbstverständlich kann anstelle der zweiten Wellenlänge 1,064 µm eine ganze Reihe weiterer - prinzipiell unerwünschter - Wellenlängen vorhanden sein. Z.B. kann die zweite Wellenlänge aus einer Reihe folgender Laser-Wellenlängen des Nd-Ions bestehen: 1,32 µm, 1,34 µm und/oder 1,36 µm.The exemplary embodiments described so far each comprise a first laser ( 100 ) which emits at a first wavelength of the order of 1.44 μm and furthermore delivers a second wavelength which cannot be completely suppressed at approximately 1.064 μm. Of course, instead of the second wavelength of 1.064 µm, a whole series of further - in principle undesirable - wavelengths can be present. For example, the second wavelength can consist of a series of the following laser wavelengths of the Nd ion: 1.32 µm, 1.34 µm and / or 1.36 µm.
Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel dominiert jedoch primär eine zweite Wellenlänge in der Größenordnung 1,064 µm.In the exemplary embodiment described above, however, dominates primarily a second wavelength in the order of magnitude 1.064 µm.
Anstelle der in Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen Konfiguration der beiden Laser (100, 200), die benachbart zueinander in einem Gehäuse angeordnet sind, sind erfindungsgemäß auch Ausführungen der Erfindung jederzeit möglich, die eine andere Relativanordnung der beiden Laser (100, 200) aufweisen. Diese können dabei durchaus anders zueinander ausgerichtet sein und auch über andere Elemente als die beschriebenen dichroitischen Spiegel (160, 170) miteinander kombiniert werden.Instead of in FIG. 1 and FIG. Configuration 2 described the two lasers (100, 200) which are arranged adjacent to each other in a housing, also embodiments of the invention are according to the invention at any time, the other relative arrangement of the two lasers (100, 200 ) exhibit. These can be oriented quite differently to one another and can also be combined with one another via elements other than the dichroic mirrors ( 160 , 170 ) described.
Ferner sei erwähnt, daß es auch möglich ist, den zweiten Spiegel (170) aus dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 oder Fig. 2 verschieb- oder verschwenkbar im Strahlengang anzuordnen, so daß der Spiegel (170) etwa definiert aus dem Strahlengang herausgeschwenkt werden kann. Dies kann etwa dann vorteilhaft sein, wenn vom Benutzer lediglich der Ausgangsstrahl (720) des zweiten Lasers (200) gewünscht wird. Eine derartige Anordnung verhindert vorteilhafterweise einen unzulässigen Verlust an Strahlleistung des Strahles (720) des zweiten Lasers, bevor er in den faseroptischen Lichtleiter eingekoppelt wird. Analog hierzu kann auch der erste Spiegel (160) verschieb- bzw. verschwenkbar im Strahlengang angeordnet werden.It should also be mentioned that it is also possible to arrange the second mirror ( 170 ) from the exemplary embodiment according to FIG. 1 or FIG. 2 so that it can be displaced or pivoted in the beam path, so that the mirror ( 170 ) can be pivoted out of the beam path in a defined manner . This can be advantageous, for example, if the user only wants the output beam ( 720 ) of the second laser ( 200 ). Such an arrangement advantageously prevents an inadmissible loss of beam power from the beam ( 720 ) of the second laser before it is coupled into the fiber optic light guide. Analogously to this, the first mirror ( 160 ) can also be arranged such that it can be moved or pivoted in the beam path.
Claims (11)
- - einem ersten Laser (100), der einen ersten Ausgangs-Strahl (700) mit einer ersten Wellenlänge sowie Strahlungsanteilen mindestens einer zweiten Wellenlänge liefert;
- - mindestens einem zweiten Laser (200), der einen zweiten Ausgangsstrahl-Strahl (720) mit einer dritten Wellenlänge liefert, sowie
- - einer optischen Einrichtung, angeordnet in den Strahlengängen des ersten Ausgangs-Strahles (700) und des zweiten Ausgangs-Strahles (720), die zum selektiven Trennen der ersten und zweiten Wellenlänge des ersten Ausgangs-Strahles (700) in mindestens zwei Teilstrahlengänge (710) und des weiteren zum wahlweisen Vereinigen mindestens eines dieser Teilstrahlengänge (710) mit dem zweiten Ausgangs-Strahl (720) der dritten Wellenlänge dient.
- - A first laser ( 100 ) which delivers a first output beam ( 700 ) with a first wavelength and radiation components at least a second wavelength;
- - at least one second laser ( 200 ) which delivers a second output beam beam ( 720 ) with a third wavelength, and
- - An optical device, arranged in the beam paths of the first output beam ( 700 ) and the second output beam ( 720 ), for the selective separation of the first and second wavelengths of the first output beam ( 700 ) into at least two partial beam paths ( 710 ) and further for selectively combining at least one of these partial beam paths ( 710 ) with the second output beam ( 720 ) of the third wavelength.
- - eine erste Baugruppe umfaßt, angeordnet im ersten Ausgangs-Strahl (700) zum Trennen des ersten Ausgangs-Strahles (700) in einen ersten Teilstrahlengang (710) mit überwiegenden Strahlungsanteilen bei der ersten Wellenlänge und in einen zweiten Teilstrahlengang mit überwiegenden Strahlungsanteilen bei der zweiten Wellenlänge und
- - eine zweite Baugruppe vorgesehen ist, angeordnet im Strahlengang des zweiten Ausgangs-Strahles (720) und im Strahlengang des ersten Teilstrahlenganges (710), welche die beiden Wellenlängen des ersten Teilstrahlenganges (710) trennt und mit einem nennenswerten Anteil der Strahlung der dritten Wellenlänge im zweiten Ausgangs-Strahl (720) wahlweise kombiniert.
- - A first assembly comprises, arranged in the first output beam ( 700 ) for separating the first output beam ( 700 ) into a first partial beam path ( 710 ) with predominant radiation components at the first wavelength and in a second partial beam path with predominant radiation components at the second Wavelength and
- - A second assembly is provided, arranged in the beam path of the second output beam ( 720 ) and in the beam path of the first partial beam path ( 710 ), which separates the two wavelengths of the first partial beam path ( 710 ) and with a significant proportion of the radiation of the third wavelength in second output beam ( 720 ) optionally combined.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| US07/973,160 US5325393A (en) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | Dual laser resonator and beam combiner |
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Family Applications (1)
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